انواع سوخت

تاریخ آخرین بروزرسانی: ۸ام اردیبهشت ۱۴۰۰

سوختهای مایع و جامد

بطور کلی سوخت ها به سه بخش طبقه بندی میشود:

1. سوخت جامد
2. سوخت مایع
3. سوخت گازی

سوخت ها موادی هستند که با سوختن در وجود اکسیژن میتوانند انرژی پتانسیل ذخیره شده در خود را به انرژی گرمایی تبدیل کنند.

• گرما زایی سوخت مقدار گرمایی است که یک واحد جرم یا حجم از سوخت در اثر سوختن کامل میتواند تولید کند.
• سوخت های اولیه یا طبیعی سوخت هایی هستند که در طبیعت یافت میشوند که شامل چوب،زغال سنگ و گاز طبیعی است.
• سوخت های ثانویه یا مصنوعی سوخت هایی هستند که از سوخت های طبیعی تولید میشوند. این سوخت ها شامل بنزین،گازوییل،نفت سفید و…هستند.

بنزین :

•       بنزین از پالایش نفت خام به دست می آید و بیشترین سهم را در میان سوختهای مصرفی در خودرو به خود اختصاص داده است، بطوریکه استفاده از آن در مقیاس وسیع موجب قیمت ارزان و توسعه تجهیزات و امکانا مربوط به آن مانند پالایشگاهها،موتور خودروها، کاتالیزگرهای اگزوز و زیر ساختهای خدماتی گردیده است.     

•       چگالی انرژی نسبتا بالا، آن را به عنوان سوختی بسیار مناسب در موتورهای SI معرفی کرده است. اما عدد اکتان آن(که بطور متوسط در حدود ۸۷ است) نسبت به سوختهای دیگری که در این موتورها استفاده می شود، کمتر است که این امر موجب محدود شدن نسبت تراکم (حداکثر میزان نسبت تراکم  است) و در نتیجه راندمان حرارتی در این گونه موتورها می گردد.

•     در مقایسه با سایر سوختها میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ بنزین در خودروهای سبک  در حد متوسط است. از نظر آلودگی، میزان انتشار NOX چاه تا چرخ در خودروهای بنزینی نسبتا کم، ولی انتشار CO در آنها نسبتا بالاست. همچنین ریختن بنزین روی زمین و یا تبخیر شدن آن درهوا، باعث ایجاد آلودگی درآب، خاک و هوا می گردد.

•        امروزه به منظور کاهش آلاینده های خروجی از اگزوز خودروهای بنزین سوز و انتشار تبخیری، از بنزین با فرمول بندی جدید استفاده می کنند. برای این کار به طور همزمان چندین عامل بنزین رایج را تغییر داده، تا سوختی با ویژگیهای بهتر به دست آید. فرمول بندی جدید عموما شامل دست کم افزودن مواد اکسیژن دار مانند MTBE و ETBE و کاهش آروماتیکها، بنزن، اولفینها و نیز کاهش دمای تبخیر است.

•        جهت ذخیره سازی بنزین در خودرو از مخازن فلزی و یا پلاستیکی استفاده می کنند، که نوع مواد استفاده شده در ساخت آنها، باید با سوخت سازگاری داشته باشد.

گازوئیل:

گازوئیل نیز از پالایش نفت خام به دست می آید و به لحاظ مصرف در خودرو بعد از بنزین دومین جایگاه را به خود اختصاص داده است. این سوخت در مقایسه با بنزین ارزانتر و ایمن تر است و دارای چگالی انرژی بالاتری هم می باشد. البته عدد ستان آن نسبت به سوختهای دیگر مورد استفاده در موتورهای CI کمتر است.
مصرف انرژی چاه تا چرخ گازوئیل کمتر از همه سوختها است و انتشار HC و CO آن نسبتا کم است، در حالی که انتشار NOX و PM مربوط به آن زیاد است. (ذرات معلق =PM)
کنترل انتشار آلاینده ها در مورد گازوئیل هم مانند بنزین موجب شده، که از گازوئیل با فرمول بندی جدید استفاده کنند. برای این کار محتوای گوگرد موجود در سوخت را کاهش می دهند، که  در نتیجه آن انتشار SO2 وpm  به طرز چشمگیری کاهش پیدا می کند.
برای ذخیره سازی گازوئیل در خودرو از مخازن فلزی استفاده می کنند، که اندکی کوچکتر از مخزن بنزین است، زیرا چگالی انرژی آن بالاتر از بنزین می باشد.

گاز مایع (C3H3)

LPG رایجترین سوخت جایگزین برای موتورهای SI می باشد ، ولی نقش اندکی در کل مصرف انرژی حمل ونقل جاده ای به خود اختصاص داده است. به علت اینکه میزان عرضه این سوخت بیشتر از نیاز بازار است، قیمت آن در سطح پایینی باقی مانده است.
عدد اکتان بالای آن موجب می شود موتورهای با سوخت LPG نسبت به موتورهای بنزینی نسبت تراکم بیشتر و در نتیجه بازده حرارتی بالاتری داشته باشند.، اما خودروهای سبک  تبدیل یافته با سوخت LPG، این امتیاز را ندارند و دارای  بازده حرارتی کمتری نسبت به حالت بهینه هستند. مصرف انرژی چاه تا چرخ مربوط به LPG کمتر از بنزین، و بیشتر از گازوئیل است. در خودروهای سبک  انتشار NOX چاه تا چرخ نزدیک به ارقام مربوط به بنزین است، ولی انتشار آلاینده های دیگر مربوط به آن کمتر است. در خودروهای سنگین  انتشار کم ذرات ریز بارزتر است.چون LPG در دما و فشار معمولی به صورت گاز است آن را در فشاری در حدود ۶ تا ۸ بار به مایع تبدیل می کنند و سپس در مخازن تحت فشار ذخیره می کنند. مخزن ذخیره LPG تقریبا دو برابر حجم و ۱.۵ برابر وزن مخزن بنزین برای یک میزان انرژی برابر را  دارد. این سوخت به عنوان سوختی عموما ایمن تلقی نمی شود چرا که سنگیتر از هواست و در صورت نشتی ، بخار آن در سطح زمین پخش شده و خطر انفجار افزایش می یابد.

گاز طبیعی(CH4):

گاز طبیعی، که بخش عمده آن را متان تشکیل می دهد، تنها سوختی است که برای استفاده به عنوان سوخت خودرو، نیاز به هیچ نوع فراوری ندارد و توسط طبیعت در پوسته زمین به وجود آمده است. (تولید گاز طبیعی فقط نیاز به رطوبت گیری و حذف هیدروژن سولفید(H2S) از گاز ترش دارد).
با وجود اینکه کشورهایی چون ایتالیا، آرژانتین، روسیه، ایران و آمریکا دارای ناوگان خودرویی با سوخت گاز طبیعی اند، اما این سوخت هنوز هم سوخت مهم خودرو به شمار نمی رود.
گاز طبیعی مانند LPG، عدد اکتان بالایی دارد، که موجب افزایش نسبت تراکم  و بالا رفتن بازده گرمایی موتور به میزان ۱۰ درصد نسبت به موتور بنزینی می شود. اما بازده خودروهای تبدیل یافته با سوخت گاز طبیعی ۱۵ تا ۲۰ درصد کمتر از خودروهای بنزینی است.
مصرف انرژی چاه تا چرخ آن در حد LPG است. انتشار آلاینده های چاه تا چرخ در این سوخت کم است، به جز هیدروکربنها، که ناشی از نشت گاز در طول زنجیره سوخت است.
گاز طبیعی از نظر ایمنی نسبت به LPG برتری دارد، زیرا سبکتر از هواست و دمای اشتعال آن نیز بالاست، و در صورت نشت خطر انفجار آن کمتر است.
چون گاز طبیعی در دما و فشار معمولی به صورت گاز است، دانسیته انرژی پائینی دارد که این باعث کاهش مسافت رانندگی می گردد، برای رفع این مشکل در حال حاضر سه روش ANG، LNG وCNG برای ذخیره سازی گاز طبیعی در خودرو به کار گرفته می شود. که در این میان CNG رایجترین روش مورد استفاده می باشد

بیو دیزل:

بیو دیزل عنوان گروهی از روغنهای گیاهی ا ستری شده است که از فراورده های کشاورزی حاوی روغن تولید می شود. مهمترین این محصولات تخم کلم، لوبیای سویا، تخم آفتاب گردان و میوه نخل است.
با توجه به خواص بیودیزل که بسیار شبیه به گازوئیل است، بیو دیزل را می توان مستقیما در خودروهای گازوئیلی فعلی به کار برد.
محتوای انرژی آن حدود ۸ درصد کمتر است، اما با چگالی سوخت بیشتر و عدد ستان بالاتر کیفیت احتراق بهتری دارد.
انرژی مصرفی چاه تا چرخ بیودیزل بیشتر از گازوئیل اما عموما کمتر از بنزین است. انتشار آلایندگی چاه تا چرخ آن بسیار مشابه انتشار آلاینده ها در گازوئیل است بطورکه انتشار NOX و ذرات ریز در آن زیاد، اما CO و هیدروکربنها نسبتا کم است. البته لازم به ذکر است که انتشار CO2 از چاه تا چرخ آن کم است، زیرا بیودیزل از زیست توده به دست می آید.
استفاده و کار با بیودیزل ایمن است. خطر پذیری و ریسک بهداشتی بیودیزل برای انسان و حیوانات کمتر از گازوئیل است و به دلیل  تخریب پذیری کمتر برای محیط زیست هم کمتر زیانبار است.
ذخیره سازی بیودیزل مشابه گازوئیل است و در دامنه خودرویی معادل، وزن سوخت بیودیزل تقریبا ۱۵ درصد بیشتر از گازوئیل است، اما حجم مخزن فقط باید ۹ درصد افزوده شود. رسوبات ناشی از بیودیزل، تعویض فیلتر بیشتر و تمیز کردن مخزن در فواصل زمانی کمتر را ضروری می سازد و قطعات الاستومری سیستم سوخت رسانی نیز باید از نوع مقاوم در برابر بیو دیزل انتخاب شود.

مزایای سوختهای گازی نسبت به سایر سوختها

• سوختهای گازی را می توان در مرکزی ذخیره کرد و گاز تمییز را به نقاط متعدد و مراکز دور دست فرستاد.
• اشکالات ناشی از ایجاد دو فاکتور به مقدار زیادی کاهش یافته و به این ترتیب محیط زیست سالمتر می ماند.
• کنترل زیاد تری روی میزان تقاضا، شرایط احتراق، طبیعت شعله و محیط گرم می توان اعمال نمود.
• از نظر اقتصادی، مصرف سوختهای گازی طبیعی نسبت به سایر سوختها با صرفه تر می باشد.
• استفاده از سوختهای گازی با ارزش حرارتی کم، مصرف سایر مواد سوختنی را که می توان بعنوان ماده اولیه در صنایع به کار برده شود محدود می کند.

مزایای سوختهای جامد نسبت به سایر سوختها

• مخزن خاصی برای ذخیره سازی سوختهای جامد از قبیل تانک لازم نبوده و در واقع هر سطح صاف کفایت می کند.
• بعلت وجود هیدروژن کمتر در سوختهای جامد نسبت به نفت، ارزش حرارتی خالص آن بیشتر از نفت می باشد.
• گوگرد موجود در زغال سنگ بطور متوسط کمتر از میزان گوگرد در سوخت مایع سنگین بوده و لذا آلودگی هوا و اثرات ناشی از خورندگی حاصل از احتراق آن کمتر می باشد.
• خاکستر زغال سنگ بطور کلی عاری از ترکیبات وانادیم می باشد، این عنصر باعث خورندگی در قسمتهای گرم می شود.

مزایای سوخت های مایع نسبت به سوختهای جامد

• مخارج حمل و نقل و انتقال آن به مراکز مصرف کمتر می باشد.
• سوختهای مایع از خود خاکستر به جای نمی گذارند.
• با کم و زیاد کردن جریان سوخت در هر لحظه می توانسرعت عمل را به سهولت کنترل نمود.
• سوختهای مایع وزنشان ۳۰ درصد و حجمشان ۵۰ درصد کمتر از سوختهای جامد با همان ارزش حرارتی است.
• سوختهای مایع را می توان در محوطه های دور از محل مصرف و به اشکال مختلف انبار کرد.
• سوختهای مایع خود به خود آتش نمی گیرند و چنانچه فرار نباشند در اثر ماندن فاسد نمی شوند.